闭路视频监控及周界安防系统

1、闭路视频监控及周界安防系统1、系统概述电视监控系统（CCTV）是在利用前端摄像机获得视频信号源，并通过同轴电缆、双绞线、光纤或微波等信号传输到监控中心，监控中心的后端设备将获得的信号进行处理、显示和存储等构成完整的监控系统。闭路电视监控系统能实时、形象、真实地反映被监控对象，不但极大地延长了人眼的观察距离，而且扩大了人眼的机能，它可以在恶劣的环境下代替人工进行长时间监视，让人能够看到被监视现场的实际发生的一切情况，并通过录像记录下来。闭路电视监控系统是智能楼宇安防系统的一个重要组成部分，是一种先进的，防范能力极强的综合系统。采用摄像机对被控现场进行实时监视，能实时、形象、真实地反映被监控的对象

2、，使得保安人员在控制室中能观察到大楼内所有重要地点的情况，为保安系统提供了视听觉效果，为消防、防盗和楼内各种设备的运行和人员活动提供了监视手段，极大地提高了管理效率和自动化水平。周边防范系统的技术防范是在小区周边设置探测器或利用画面移动侦测技术，探测任何试图非法进入小区的行为，一旦发生非法进入行为，系统联动现场和控制室声光报警器，给入侵者以威吓并通知保安人员进行处理，同时自动启动24小时不间断录像保存系统，及时记录现场的入侵行为，以备查询分析，寻找可疑线索。两系统作为智能安防系统的一部分，成为智能楼宇安全自动化的基本组成模块。本系统采用半数字化监控系统结构。半数字化监控系统是在模拟监控系统上发

3、展起来的，既有模拟部分又有数字部分，其视频图像生成、传输大多采用模拟的；图像的分割既可以采用模拟装置，也可以通过电子计算机以软件的形式来实现；其中最突出的是图像的记录，采用了以数字的方式存储，这种方式不仅容量大，而且能快速读取和检索。2、结构原理3、主体配置序号器件名称单位数量备注1彩色监视器台114寸，两路视、音频输入输出2数字数字硬盘录像机台1大华0404L(N)-S 3硬盘台1金钻160G，SATA接口4彩色数码摄像机台1哨兵VON-V2365自动光圈镜头个1日本精工8mm6变速球机个1YL53077红外夜视防水摄像机台1VON-V7258摄像机支架个1ABR-20009室内全方位云台台

4、1普天视3030W10智能解码器台1普天视TOV1-200411拾音器个1SG-90112主动红外对射探测器个1DS422I13被动红外幕帘探测器个1IF-902C14声光警号个1HC-10215交换机个1GigaX1005X16网络视频监控平台软件套1EPSS4、各种器件的认识及选用4.1、彩色监视器监视器是监控系统的终端设备，所以被摄物体的图像最终都要在监视器上显现。因此，监视器所表现出来的各种图像质量，最终可以衡量系统的好坏。随着彩色CCD摄像机普遍使用，彩色监视器的使用也越来越普遍。彩色监视器中最重要的是使用了解码器把彩色全电视信号恢复出亮度信号和红（R）、绿（G）、蓝（B）3色信号，

5、以获得彩色图像的重现。彩色监视器的清晰度一般在300-370TVL(电视线)之间，其频带宽度一般为6MHZ。本项目选用TCL MC14型彩色监视器。两路AV(BNC)输入、一路S端子输入和两路AV环通（BNC）输出；可视图像对角线尺寸为34CM。4.2、数字硬盘录像机数字硬盘录像机（DVR）即是Digital Video Recorder(也叫: Personal video recorder 即PVR)数字视频录像机或数字数字硬盘录像机，我们习惯上称为数字硬盘录像机。  它是一套进行图像存储处理的计算机系统，具有对图像/语音进行长时间录像、录音、远程监视和控制的功能，DV

6、R集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身，用一台设备就能取代模拟监控系统一大堆设备的功能，而且在价格上也逐渐占有优势。DVR采用的是数字记录技术，在图像处理、图像储存、检索、备份、以及网络传递、远程控制等方面也远远优于模拟监控设备，DVR代表了电视监控系统的发展方向，是目前市面上电视监控系统的首选产品。本实训项目中选用的中国大华的0404L(N)-S型数字硬盘录像机。本数字硬盘录像机是专为安防领域设计的一款优秀的数字监控产品，采用嵌入式LINUX操作系统，系统运行稳定，采用通过的视频压缩和音频压缩技术实现了高画质，低码率，特有的单帧播放功能，可重现细节回放，

7、利于实现细节分析。本设备功能强大，可实现以下功能：l 实时监控l 手动/自动录像l 录像查询及回放（支持多种回放模式）l 录像备份l 云台、镜头控制l 视频检测及联动控制l 外部报警与报警联动录像l 远程网络操作功能数字硬盘录像机的外形与前后面板说明如下所示：图：数字硬盘录像机前面板示意图1、电源开关 2. 播放/暂停键 3. 倒放/暂停键 4. 快放键5. 慢放键 6. 播放下一段键 7. 播放上一段键 8. 辅助功能键9. 功能切换键 10. 录像键 11. 取消键 12. 左方向键13. 下方向键 14. 确认键 15. 右方向键 16. 上方向键图：数字硬盘录像机后面板示意图1、音视频

8、输入/输出区：视频输入/输出接口、音频输入输出接口；2、LINE SPK MIC：蓝色(LINE)为线路输入： 电平：2Vrms，输入阻抗：10k ohms绿色(SPK)为线路输出： 电平：2Vrms，输出阻抗：10k ohms粉色(MIC)为麦克风输入：电平：10mV-200mVp-p，输入阻抗：600k ohms-20k ohms；3、RS232 接口、VGA 接口；4、鼠标/网络接口：2 个USB2.0 高速接口、10M/100M 自适应以太网口5、主功能区： C1/O1：报警输出1 公共端 C2/O2 ：报警输出2 公共端+12V： +12V/100mA 输出 AB：RS485 接口1

9、4： 报警输入接口 G ：接地6、电源控制区：电源插槽（AC 100V-240V 50HZ/60HZ）；以太网口的连接时请注意：当与电脑的网卡接口直接连接时，使用反线；当通过集线器或交换机与电脑连接时，使用正线。详细使用数字硬盘录像机方法请参照附上的数字硬盘录像机使用手册。4.3、摄像机 摄像机处于监控系统的最前端，是将监控现场的光信号（画面）变成电信号（图象信号），为系统提供信号源的设备。目前市场上最常用的摄像机是“电荷耦合式”摄像机（简称“CCD”摄像机），其光电转换器件均采用了CCD器件，即“电荷耦合器件”。摄像机通过镜头把被监视现场的画面成像在CCD片子（靶子）上，通过CCD本身的电子

10、扫描（即CCD电荷转移），把成像的光信号变成电信号，再通过放大、整形等一系列信号处理，最后变为视频信号输出。摄像机种类繁多,其分类如下:u 依成像色彩划分彩色监控摄像机：适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。黑白监控摄像机：适用于光线不充足地区及夜间无法安装照明设备的地区，在仅监视景物的位置或移动时，可选用黑白监控摄像机。u 依分辨率灵敏度等划分影像像素在38万以下的为一般型，其中尤以25万像素（512*492）、分辨率为400线的产品最普遍。影像像素在38万以上的高分辨率型。u 按监控摄像机形状划分监控摄像机按外形划分主要有：枪式监控摄像机、针孔型监控摄像机、半球型监控摄像机。 u 按

11、CCD靶面大小划分 1英寸靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm。 2/3英寸靶面尺寸为宽8.8mm*高6.6mm，对角线11mm。 1/2英寸靶面尺寸为宽6.4mm*高4.8mm，对角线8mm。 1/3英寸靶面尺寸为宽4.8mm*高3.6mm，对角线6mm。 1/4英寸靶面尺寸为宽3.2mm*高2.4mm，对角线4mm。u 按扫描制式划分 PAL制和NTSC制。 摄像机成像质量的好坏直接影响到整个监控系统的性能，因此怎样正确选择摄像机是设计、组建闭路电视监控系统的一项很重要的工作。CCD摄像机的技术指标有很多，其中CCD尺寸、像素和分辨率等对摄像机的成像质量有很大的影响，是衡

12、量摄像机性能高低的重要依据。下面以彩色数码摄像机:1/3 SONY彩色CCD，30万像素，420电视线为例子简单介绍一下：1/3：CCD的尺寸，其实是说感光器件的面积大小。感光器件的面积越大（即CCD面积越大），捕获的光子越多，其成像质量也就越好。所以，CCD的尺寸与成像质量之间有直接联系。例如，1/3英寸的摄像机成像质量比1/4英寸的摄像机成像质量好,但价钱就要贵。SONY：生产厂家。市场上大部分摄像头采用的是日本SONY、SHARP、松下、LG等公司生产的芯片，现在韩国也有能力生产，但质量就要稍逊一筹。彩色：与黑白摄像机相对应。彩色摄像机适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因为颜色

13、而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的四倍。黑白摄像机适用于光线不充足的地区及无法安装照明设备的地区，在只监视景物的位置和移动时，可选用分辨率通常高于彩色摄像机的黑白摄像机。30万像素：CCD的像素，反映图像分辨率和清晰度的一个重要指标，像素的高低与成像质量之间并没有直接联系，只是像素越高则能冲印更大尺寸的照片。比如，1/3英寸的300万像素效果通常好于1/4英寸的400万像素 (后者的感光面积只有前者的45%)。同尺寸的CCD像素增加会导致单个像素的感光面积缩小，有曝光不足的可能；如果在增加CCD像素的同时维持现有的图像质量，就必须在维持单个像素面积大小的基础上增大CCD的总面积。42

14、0电视线:CCD的分辨率，是衡量图像清晰度的参数，常以电视线数（TVL）来表示。指的是当摄像机取等间隔排列的黑白相间条纹时，在监视器（应比摄像机的分辨率高）上能够看到的最多条线数，线数越多，表示清晰度越高。在选配监视器的时候，应选取监视器的的分辨率比摄像机的分辨率高一些，才能完全表现摄像机的分辨率。系统中采用3种不同的摄像机，分别为彩色数码摄像机、红外夜视防水摄像机和一体化彩色摄像机。彩色数码摄像机：彩色半球摄像机适用于景物细部辨别，如辨别衣着或景物的颜色。因为颜色而使信息量增大，信息量一般认为是黑白摄像机的四倍。摄像机为枪式结构，利用机身上或下方的安装位(1/4 -20攻丝孔)固定在专用监控

15、摄像机支架上；视频输出和电源输入接头在后端盖上，电压配置DC12V；在机身上配有配有4孔的自动光圈镜头驱动信号插座，其端子引脚定义如下表；配置有电平调节电位器，当摄像机配接DC驱动的自动光圈镜头时，调节它可使摄像机获得合适的图象效果；LENS自动光圈镜头驱动方式切换开关，当开关置于“VIDEO”时配接视频驱动自动光圈镜头，当开关置于“DC”时配接DC（直流）驱动自动光圈镜头。其外形和接线如下所示：序号视频控制电源控制1+12VDAMP+2NCDAMP-3VIDEODRIVE+4GNDDRIVE-表：彩色数码摄像机自动光圈镜头驱动信号插座端子引脚定义表图：彩色数码摄像机的外形及接线1.前端头 2

16、.机身 3.后端盖 4.CS接圈固定螺丝5.摄像机支架安装位(1/4 -20攻丝孔 6.光学镜头安装座 7.视频信号输出接头 8. 自动光圈镜头驱动信号插座 9. 电源输入接口(DC12V) 10. 电源指示灯 11.电平调节电位器 12.自动光圈驱动方式切换开关 13.功能切换开关 14.固定螺丝红外夜视防水摄像机:配置的防护罩,具有防水功能；配有红外灯板夜视状态下，会发出人们肉眼看不到的红外光线去照亮被拍摄的物体，红外线经物体反射后进入镜头进行成像；机身后面引出两条线，一个是视频接头通过BNC接头接到监视器或数字硬盘录像机，另外一个是DC12V接头，外接DC12V电源，为镜头和红外灯板提供

17、电源。摄像机配有支架，可安装在专用的监控安装支架上其外形和接线如下所示：图：红外夜视防水摄像机的外形及接线1.防护罩 2.镜头 3.红外灯板 4.支架5.视频接头（BNC） 6.电源接头（DC12V） 一体化彩色摄像机：一体化摄像机其技术从家用摄像机技术发展而来,传统摄像机相比，一体机体积小巧、美观，在安装方面具有优势，比较方便，其电源、视频、控制信号均有直接插口，不似传统摄像机有麻烦的连线。一体机成像系统（镜头）、CCD、DSP技术专利均被国际知名大厂所掌握，相对传统摄像机来说，一体机质量可以得到较好的控制。同时，一体化摄像机监控范围广、性价比高。传统摄像机定位系统不够灵活，多需要手动对焦，

18、而一体化摄像机最大的优点就是具有自动聚焦功能4.4、镜头镜头是闭路电视监控系统中必不可少的部件，镜头与CCD摄像机配合，可以将远距离目标成像在摄像机的CCD靶面上。其外形如下图所示：镜头的种类很多，其特性也各有不同，所以正确选用摄像机镜头是非常重要的，因为它直接影响到系统组成后在系统末端监视器上所看到的被监视面画的效果能否满足系统的设计要求(就画面范围或图像细节而言)，所以正确的选用摄像机镜头可以使系统得到最优化设计并可获得良好的监视效果。4.5、室内全方位云台其实云台就是两个交流电机组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。但是要注意我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只

19、是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远程可以控制其转动以及移动的方向的。云台有多种类型：l 按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。l 按安装方式分为侧装和吊装，就是把云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。 l 按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。l 按照可以运动功能分为水平云台和全方位（全向）云台。l 按照工作电压分为交流定速云台和直流高变速云台。l 按照承载重量分为轻载云台、中载云台和重载云台。l 按照负载安装方式分为顶装云台和侧装云台。

20、根据使用环境分为通用型和特殊型。通用型是指使用在无可燃、无腐蚀性气体或粉尘的大气环境中，又可分为使用型和室外型。最典型的特殊型应用是防爆云台。本实训系统选用的是室内全方位云台。其技术指标如下：型号3030W型（壁装）输入电压AV24V/50HZ旋转角度水平：0350° 垂直：10°60°最大负载水平：7KG，垂直：4KG旋转速度水平：3.5°/S 垂直：4°/S最大扭矩水平：18.8kg.cm 垂直：26.8kg.cm刹车动态环境室内其接线板连接图如下所示：4.6、智能解码器解码器是监控系统中控制云台、镜头等的一种前端设备，控制键盘、数字硬盘录

21、像机系统通过解码器可实现对云台、镜头、辅助功能的控制。采用RS485或曼彻斯特码通讯兼容多种控制协议，具有防雷击、抗干扰电路设计。主要特性如下：l 采用抗干扰性强的PIC单片机，CPU内置看门狗电路，通讯全光隔离。l 采用了防高压、静电、雷击设计，在软件上采用了通讯干扰自动复位技术。l 本机提供AC220V、AC24V、DC12V三组电源供摄象机等设备使用。l 云台电压AC220V和AC24V可选择（出厂设为AC24V）。l 镜头电压6-12V可调（出厂设为8V），用于调整镜头速度的快慢。l 支持多种控制协议、多种通迅波特率选择，0-64-256个地址设定。解码器可以控制云台的上、下、左、右、

22、自动。云台电压为AC24V。（注意：云台电压选择过高，会造成云台烧毁）。解码器位置的选定解码器到云台、镜头的联接线不要太长，因为控制云台的电压为24V，传输太远则压降太大，会导致云台不能控制；另外多芯控制电缆比屏蔽双绞线要贵，如果多芯控制线拉太长，成本也会增大，且布线也比较麻烦。从解码器到主机通常用双绞线（也可以采用平行线，但其通讯距离将会大大缩短），一条线上可以并接多太解码器，总长度不要超过1500米（视现场情况而定）。如果解码器数量太大，需要增加一些辅助设备，如增加控制码分配器或在最后一台解码器上并联一个匹配电阻（以厂家说明为准）。根据上述原则，结合本实训项目，解码器安装应选定安装在云台附

23、近，云台控制线用多芯控制线连接，解码器跟主机通信线用平行线连接。解码器的连线解码器接线图如下所示：把线缆接到解码器的相应的端子，两者的接口必须完全对应联接。注意：线头根据接线端子的尺寸做到芯线与端子接线柱接触良好、牢固，芯线不外露。摄像机要求的工作电压为DC12V，从解码器的（+12V）、（-12V）端子引出两条电源线供给摄像机电源使用；控制线接线为黑线公共（COMMOM）,红线上（UP），绿线自动（AUTO），白线左（LEFT），灰线右（RIGHT），黄线下（DOWN）；接入AC220V电源线；最后接出RS-485控制线，正负必须完全对应，不可接反。解码器的设置l 参照镜头或摄像机、云台的说

24、明书、标签，根据镜头或摄像机、云台的电压要求，从解码器的电源输出端接出摄像机的电源并调整云台的电源。云台的工作电源为AC24V，把云台电压选择开关拨到24V档。l 根据主机的设定，调整解码器的协议、地址码和波特率。参照解码器说明书，作以下设置：波特率设置：将4位拨码开关的1、2位置于“01”状态，设置波特率为2400。协议设置：将4位拨码开关3、4位都置于“10”状态，使开关置于“自动匹配控制协议”状态，设置协议为PELCO-D。地址码设置：将8为拨码开关的0-8为置于“10000000”状态，设置地址码为1。详细设置请参照PTZ智能型解码器使用说明书 解码器的安装连线并设置完毕后，用螺丝将解

25、码器固定在已选定的位置上。4.7、变速球机变速球机具有可靠变速，360°水平连续旋转，自动扫描，自动巡航，守望位等功能。使用于对大面积区域的监控。变速球机配合一体化摄像机使用，数字硬盘录像机公共RS485总线能控制云台的上、下、左、右、水平连续旋转、自动扫描、自动巡航和摄像的光圈、聚焦、变焦等等。变速球机设置：利用拨码开关SW2 和JP1 设置变速云台通讯协议和通讯波特率.利用拨码开关SW1 设置变速云台ID 地址号。拨码开关位置及位号排序如下图所示。l 设置通讯协议和波特率拨码开关(SW2)的顺序由左到右依次为第1,2,3,4,5,6,7,8 位.(1) 其中第1,2,3,4,7

26、位为通讯协议设置位,(2) 拨码开关(SW2)的第5,6 位为通讯波特率设置(3) 设置RS485 总线终端电阻拨码开关(SW2)第8位用来接通RS485 的120 欧姆终端电阻,如果这个变速云台位于RS485 通讯总线的末端,应将其拨到ON 位置。设置通讯协议为：YAAN 波特率为：2400，如下图所示：拨码开关SW2设置为“10001000”状态。l 设置ID地址变速球机利用ID 地址拨码开关(SW1)设置地址号,编码方式采用二进制编码,具体拨码定义参见说明书。地址设置2，如下图所示：拨码开关SW1设置为“01000000”状态。变速球机与数字硬盘录像机接线如下图所示：图：变速球机与数字硬

27、盘录像机连接示意图详细使用变速球机方法请参照附上的变速球机（YL5307）使用手册。4.8、视频线在电视监控系统中，传输方式的确定，主要是根据传输距离的远近、摄像机的多少以及其它方面的有关要求。一般来说，当各摄像机的安装位置距离监控中心较近时（几百米以内），多采用同轴电缆直接传送；当各摄像机的位置距离监控中心较远时，往往采用射频有线传输或光纤传输方式；当距离远且不需要传送标准动态实时图像时，也可以采用窄带电视技术，用电话线路传输图像。在日常的监控系统中，最常用的是同轴电缆，其外观如下所示：下表给出各种型号同轴电缆的规格：型号外径(mm)重量(Kg/Km)衰减(dB/Km)最大传输距离(m)SY

28、V-75-243015200SYV-75-35.85013250SYV-75-57.5788500SYV-75-710.21407600SYV-75-913.42305750本项目中由于摄像机到监视器的距离不是很远且摄像机的个数不多，所以采用同轴电缆进行传输，其阻抗匹配值为75欧姆。根据以上标准，本项目视频线选用SYV-75-2同轴电缆。SYV型电缆特指实心聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套的射频同轴电缆，75表示该电缆的平均特性阻抗为75欧姆，2指电缆的绝缘外径近似值为2.0mm。4.9、拾音器拾音器参照AA类放大器原理设计，消除了拾音器与后级负载之间连线长短对拾音质量的影响，亦消除了连接上的分布电容的大小及负载输入阻抗对拾音质量的影响，非常使用于商业、教学等各行业的现场音乐录音系统中。其接线示意图如下：图:拾音器接线示意图4.10、主动红外对射探测器对射探测器是利用遮断方式的探测器，当有人横跨过监控区域时，遮断不可见的红外光束而引发报警。它总是成对使用，一个发射一个接收。发射机发出一束或多束人眼无法看到的红外光，形成警戒线，当有物体通过，光束被遮挡，接收机信号发生变化，放大处理后报警。红外对射探测器要选择合适的相应时间：太短容易引起不必要的干扰，如小鸟飞过、小动物通过等；太长了会发生漏报。通常以10米/秒的速度来确定最短遮光时间。安装在窗台或围墙上，是接收机正对发射机，两者